冷却塔风机自动除冰控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种冷却塔风机自动除冰控制系统，其包括双速电机Ｍ、ＭＣＣ控制柜和ＰＬＣ；三相动力电源接至双速电机Ｍ，其动力电路上还通过电流互感器接至ＭＣＣ控制柜，ＭＣＣ控制柜上接有现场操作箱，整个控制系统还接有ＰＬＣ。通过本系统能在寒冷气候下为冷却塔自动除冰，且运行和维护成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及寒冷区冷却塔风机自动除冰系统。
技术介绍
在钢铁冶金行业中，冷却塔是循环水处理系统中必不可少的热交换设备。然而在 寒冷地区，特别是在冬季，冷却塔运行前其风机结冰现象严重，给安全生产和操作维护都带 来许多困难。在我国寒冷地区，当地每年冰冻期可达到5个多月，最低温度达到零下40°C。 进入冬季，在冷却塔进风口百叶窗上结冰严重，使整个百叶窗形成冰帘，几乎封闭了进出风 口 ，导致进出风进风面积减小，进出风量减小，影响塔的冷却效果，另外冰帘在电机运行中 可能甩出，还存在严重的安全隐患。为了保证冷却塔的正常运行及冷却效果，通常的办法是 让操作工人进行凿冰，但在凿冰过程中有可能连同百叶窗一起损坏，造成了人力、物力的极 大浪费。在最冷的时候，甚至还会使填料结冰，填料结冰后，影响填料的效率，也影响了塔的 冷却效果。更有甚者，结冰以后所增加的冰的荷重，可能会造成冷却塔结构上变形、坍塌。目 前市场上常见的冷却塔防冰方法有安装防冻管、喷淋管等方法，但这都需要增加冷却塔的 施工、运行和维护成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种冷却塔风机自动除冰控制系统，通过本 系统能在寒冷气候下为冷却塔自动除冰，且运行和维护成本低。 本专利技术所采用的技术方案是包括双速电机M、MCC控制柜和PLC ;三相动力电源接 至双速电机M，其动力电路上还通过电流互感器接至MCC控制柜，MCC控制柜上接有现场操 作箱，整个控制系统还接有PLC。 本专利技术的优点当使用本控制系统后，仅需在HMI上选定自动除冰工作模式(实际 效果可通过设定风机反转时间来现场调整)，系统便可消除冰冻所造成的各种影响。本套系 统的应用既避免了人为凿冰可能对设备造成的损坏，节省了人力物力，还能防止冰冻对设 备造成一系列影响。和市场上其他技术相比，本方案简单易行，除冰效果较为明显，有效解 决了冬季独有冷却塔严重结冰的情况，提高了冷却塔自身运行的可靠性。附图说明 图l是动力回路电路图。 图2是运行控制电路图。 图3是状态和指示电路图。 图4是PLC系统I/0(输入输出)点配置图。当在HMI(人机界面)上进行操作时， 通过PLC的输入输出点来完成对电机状态的监视和和启停控制。 本系统实现了双速电机的高速运行、低速运行、低速反转运行三种运行方式，并可 在现场操作箱和HMI (人机界面)上进行启停操作。图中，M :双速电机；Q :断路器；K :接触器及中间继电器；F :热继电器；T :电流互感器；S :选择开关及按钮；H :指示灯；PA :电流表。 图5是工作原理流程图。通过计时程序，不管风机原来处于何种工作状态，可定期 让冷却塔风机自动切换至低速反转运行，除冰完成后自行返回至原运行状态。具体实施例方式使用冷却塔的目的是降低塔内水的温度。平时使用时通过风机正转抽取塔内温度 较高的空气，经过接触传热和蒸发散热，空气中的热量被带走，水温也随之降低。而这些热 量也正是我们除冰系统所需热量的来源，当风机反转时，塔内高温的空气不是被直接抽走， 而是被风力压下向四周扩散，热风会经过百叶窗排到塔外，类似采用电吹风对塔内冰柱进 行吹扫，从而达到良好的除冰效果，可去除冷却塔内生成的冰帘。本自动除冰控制系统采用 双速电机配合带双速及反转功能的电气控制回路，通过相应的控制程序，使冷却塔风机能 够完成自动除冰的任务。 图1 4为机旁不进机系统双速电机动力回路和控制回路电路图，可以满足冷却 塔风机3种运行方式a.高速运行b.低速运行c.低速反转运行。高速运行和低速运行可 产生不同大小的风量来降低水温，而低速反转则是除冰专用。 冷却塔自动除冰控制系统，主要由电气控制回路和自动控制程序两部分组成 (1)电气控制回路是整个系统的硬件环境。如附图所示，根据热交换的要求，冷 却塔风机一般采用双速电机，分高速和低速。在此电机为双速电机的基础上，我们设计出带 有高速运行、低速运行、低速反转运行功能的电气控制回路，同时可满足机旁、集中操作的 功能切换。 其包括双速电机、MCC(Motor Control Center,电机控制中心)控制柜、PLC(可编 程逻辑控制器)柜、HMI (人机界面)、现场操作箱。 各部件的连接关系为MCC控制柜中安装了所有的电气控制及保护元件，KOl 04 为运行接触器，其各自功能如下K01闭合时，低速运行；K02和K03闭合时，高速运行； K04闭合时，低速反转运行，各运行状态间有电气互锁功能，避免了多个接触器同时闭合而 损坏设备。现场的选择开关、按钮、指示灯等安装于现场操作箱中，便于在现场对双速电机 进行操作。选择开关可对机旁、集中操作进行切换，在检修或现场紧急状况时，将选择开关 旋至机旁操作，此时冷却塔风机完全处于机旁手动的控制状态，不受PLC设备和程序的任 何影响。当将选择开关旋至集中操作，冷却塔风机可在HMI上进行手动启停、自动除冰等操 作。 (2)自动控制程序在寒冷的季节一般每隔24小时就需要进行一次除冰操作。为 了达到自动除冰的目的而不需要人为干预，使用PLC的逻辑控制程序来完成自动控制任 务。当在HMI上选择自动除冰模式后，程序流程图如图5所示。 通常情况下，双速电机在反转除冰前的状态不外乎于高速运行、低速运行、停止三 种状态。为避免对双速电机造成损坏，我们在进行正反转切换不能在电机运转时直接切换， 而必须先停机并经过一定时间的延迟等电机完全静止后才能再改变方向启动。当程序计时 完成准备开始除冰时，会先检测目前电机处于何种工作状态(高速、低速或停止)并记录下 此工作状态，如电机在运行则停机并静置到完全处于静止状态后(高速和低速的静置时间 不同，可根据实际情况来设定)，开启电机至低速反转，开始除冰。大约30分钟除冰完成后5程序自动停机，并按要求将电机切换至原工作状态。此程序为全自动控制程序，完全不需要 认为干预。当使用本控制系统后，仅需在HMI上选定自动除冰工作模式(实际效果可通过 设定风机反转时间来现场调整)，系统便可消除冰冻所造成的各种影响。本套系统的应用既 避免了人为凿冰可能对设备造成的损坏，节省了人力物力，还能防止冰冻对设备造成一系 列影响。和市场上其他技术相比，本方案简单易行，除冰效果较为明显，有效解决了冬季独 有冷却塔风机叶片严重结冰的情况，提高了冷却塔自身运行的效果和可靠性。 下面结合实施例进一步详述本专利技术。 如图1所示，冷却塔风机自动除冰控制系统包括双速电机M、MCC控制柜和PLC ;三 相动力电源(交流电380V，相线L1、L2、L3)接至双速电机M，其动力回路安装有电流互感器 Ta、 Tc和Tal、 Tcl， MCC柜上相应安装有电流表，可在MCC柜上显示运行电流。电机控制可 分为机旁和集中两种控制方式，机旁操作箱安装在设备现场，通过操作箱上的按钮控制电 机运行；HMI放置在控制室，通过PLC控制电机运行。 三相动力电源的三根相线Ll、 L2、 L3通过断路器Q01后分成三路，第一路为接触 器K01常开主触头接至双速电机M (接地线PE，三相1U、 IV、 1W)，控制低速运行；第二路为接 触器K04常开主触头接至双速电机M(接地线PE，三相1U、1V、1W)，控制低速反转运行；第 三路通过K02和K03两个接触器控制来实现，本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷却塔风机自动除冰控制系统，其特征在于：其包括双速电机Ｍ、ＭＣＣ控制柜和ＰＬＣ；三相动力电源接至双速电机Ｍ，其动力电路上还通过电流互感器接至ＭＣＣ控制柜，ＭＣＣ控制柜上接有现场操作箱，整个控制系统还接有ＰＬＣ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红明，宋嵩，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]